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1、第1章 绪论1.1 课题研究的来源和目的自1886年诞生第一辆汽车以来，汽车工业经历了100年的开展过程。在我国，从1953年第一汽车制造厂动土兴工到现在，汽车工业的开展有了50年的历史了。由于社会需求的不断增长和科学技术的开展的推动，汽车日臻精巧，其运输生产率和各项性能都有很大提高。因此，现代汽车已成为世界经济与人民生活中不可缺少的一种运输工具。由于汽车工业是科技含量高、利润高和对相关产业带动大的产业，汽车产品的质量及其设计水平已成为衡量一个国家技术水平的重要标志之一。得到了各国政府和企业家的重视，很多国家都把汽车工业作为支柱产业，汽车工业的竞争也越来越残酷，对技术和质量的要求也越来越高。全
2、套图纸，加153893706但就我国的设计水平而言，载货汽车方面，我们经历了从全套改良到仿制，再到自主开发的三个阶段。轿车方面，我们虽然在50年代末期在仿制的根底上生产了“红旗、“上海牌轿车，但至今根本上仍属于引进阶段。近年来，捷达和桑塔纳改型成功，说明我国自主开发的能力方面开始取得进展，但是这只是一个良好的开端，我们还有更多的工作需要做。虽然我国建国较晚，同时又受到世界上一些国家的封锁造成我国汽车工业相对落后世界先进水平，同时我们也面临着起步晚，经验缺乏，资金缺乏和技术落后等一系列困难，造成了我国汽车工业还仍然处于不完善状态。但是，自改革开放以来，我国汽车工业经过了艰苦创业，已经迎来了蓬勃开
3、展的时机，显示出了良好的开展势头。通过使用来鉴别汽车的零部件质量是最为实际、有效的，也很客观。但这种方法不能全部应用于汽车零部件。因为这种方法要消耗太多的人力、物力和财力，且周期长，见效慢，明显不能适应现代汽车开展的节奏。所以，我们要寻求周期短，耗人力和物力较少的实验方法，室内台架实验正好满足了这一需要。但是我国室内台架实验水平太低，实验设备，实验方法等等方面还有很多不尽人意之处。所以，为了提高我国汽车产品的质量，设计，制造出精度高，操作简便，适用性强，可靠性强，本钱低的试验设备便成为摆在我们面前的首要任务。在汽车的传动系中，变速器起着非常重要的作用。因为在汽车上广泛采用活塞式内燃机，其转矩和
4、转速变化范围较小，而复杂的使用条件那么要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化。变速器正是为解决这一矛盾而设置的，保证变速器具有良好的工作性能，将对提高汽车的质量和性能起着非常重要的作用。同时变速器是汽车构造上的一个结构复杂、使用条件复杂、可靠性要求高的重要部件，所以，变速器应保证汽车有必要的动力性和经济性，应保证换档迅速、省力、工作可靠。此外，还应满足效率高、噪声低、体小质轻、制造容易、本钱低等。因此从产品开发到生产到使用都要对其进行大量的试验，以确定其各种性能参数，为汽车的生产、销售、维修单位以及汽车的使用者提供可靠的参考，防止出现重大的事故。在此领域各国都在潜心研究，以不断提高试验的
5、准确性，从而提供更可靠的试验数据，为社会效劳。由于变速器复杂的使用条件和复杂的内部结构，造成变速器受力比拟复杂，破坏形式更是多种多样，面对变速器如此多的损坏形式，变速器的实验台也应该是多种多样的。因为如果设计出一台能够试验所有变速器的损坏形式的实验台，困难是非常大的，通常变速器的损坏试验包括以下几种：(1) 变速器效率实验主要用于衡量变速器性能、标志着变速器功率损耗的多少。(2) 变速器总成动态刚性试验是评价变速器设计水平的重要指标之一，是指变速器各轴在传递扭矩时变形的大小。(3) 变速器总成噪声测定变速器总成噪声作为汽车噪声的一个重要组成局部，近几年已被人们所重视，在?TB3987-85标准
6、?中已被列为产品定型的必试工程。(4) 同步器试验(5) 变速器总成静扭强度试验该项试验的目的在于暴露变速器总成的薄弱环节，以及确定其静扭强度储藏系数。(6) 变速器单对齿轮疲劳试验实验目的是在规定的条件下测定变速器齿轮的弯曲疲劳寿命和接触疲劳寿命。(7) 变速器总成疲劳寿命试验由此可见，变速器效率实验台在变速器实验中占据着非常重要的地位,可以完成变速器机械效率的测试，因为试验台台工作载荷变化大，试验周期长，要求其具有良好的强度和刚度。我本次进行的设计是机械闭式试验台效率试验台模型搭建与运动仿真研究，是配合结构设计，进行包括总体结构、加载机构、传动机构在电机驱动下的运动过程仿真及力学分析。主要
7、是为求得试验台在进行运动分析时各个元件及连接对的位置，速度及加速度，元件之间的干预，元件的轨迹曲线等等，以进一步保证闭式汽车变速器性能试验台设计结果的合理性。1.2 CAD技术的开展及Pro/Engineer工程软件简介1.2.1 CAD技术的产生与开展 CAD技术起步于50年代后期。进入60年代，随着在计算机屏幕上绘图变为可行而开始迅速开展。人们希望借助此项技术来摆脱繁琐、费时、绘制精度低的传统手工绘图。此时CAD技术的出发点是用传统的三视图方法来表达零件，以图纸为媒介进行技术交流，这就是二维计算机绘图技术。 在CAD软件开展初期，CAD的含义仅仅是图板的替代品，即：意指Computer A
8、ided Drawing(or Drafting)而非现在我们经常讨论的CAD(Computer Aided Design)所包含的全部内容。CAD技术以二维绘图为主要目标的算法一直持续到70年代末期，以后作为CAD技术的一个分支而相对单独、平稳地发 展。早期应用较为广泛的是CADAM软件，近十年来占据绘图市场主导地位的是 Autodesk公司的AutoCAD软件。在今天中国的CAD用户特别是初期CAD用户中，二维绘图仍然占有相当大的比重。 随着数据技术和计算机网络技术的迅速开展，在另外一些领域，如机械工程领域，只需要提供有关零件的数控代码的无纸环境，而不需要正交显示的设计图纸。设计人员在CA
9、D系统里建立模型，电子数据同时被各个部门如生产部、制造部、质量控制部和设计部等部门使用。另外，CAD系统正成为许多产品数据管理系统的核心。利用计算机网络，CAD设计方案可通过企业内部网Intranet充分显示出来。利用Intranet与Internet可以相互连通的性能，还可以将设计在国际互联网上显示出来。据PTC公司的划分，第一代CAD软件是二维和线性框架系统；第二代为曲面模型和布尔式实体模型系统；第三代为参数式实体特征建模的系统；第四代那么为融合智能与协作的CAD系统。CAD技术革命主要分为四个历史阶段“贵族化的曲面造型系统 生不逢时的实体造型技术 一鸣惊人的参数化技术 更上层楼的变量化技
10、术1.2.2 Pro/Engineer工程软件的简介Pro/Engineer3-D造型设计系统由Paranetric Technology Corporation参数技术公司于1989年开发出来。从那时到现在，历经10多个春秋，参数技术公司凭借其强大的科研、开发能力和完善的营销策略，取得了辉煌的成绩，成功地通过市场竞争与实际应用的考验。Pro/Engineer高速的版本更新速度，不断修改界面与功能的加强，使得软件更加人性化和智能化，受到广阔设计工作者的欢送和信赖。在为数众多的3-D设计软件中，Pro/Engineer产品开发环境受到多数厂商的青睐，其原因是它能够支持同步设计，通过Pro/Eng
11、ineer及其相关软件Pro/Ddsigner、Pro/Mechanica,可让使用者同时完成工业设计、机械设计、功能模拟、加工制造、大大缩短产品开发的时间与流程。为企业参与剧烈的市场竞争赢得了珍贵的时间。同时，并行设计的方法，也使设计本钱大降低，增强了企业的竞争力。以下将简单介绍PTC家族三大软件的功能。1Pro/EngineerPro/Engineer主要的功能是进行参数化的零件造型设计，所提供的功能包括实体造型设计、曲面设计、建立工程图、零件组合、简单的有限元素分析、模具设计、电路设计、装配零件设计、加工制造、逆向工程等等。2Pro/DesignerPro/Designer原名Pro/C
12、DRS，是一套概念化的设计系统，主要应用在工业设计方面。使用Pro/Designer，不仅可以让工业设计师快速地创造、评估、修改数种产品概念，还可以由它来产生超越数学方程式定义的自由曲面，使设计师的思维得到不加任何限制的发挥。加外，Pro/Designer内建的文件输出格式，可直接将所建立的曲面几何图形直接应用在机械设计或输出到产品原形制造上。3Pro/Mechanica Pro/Mechanica是一种功能性有限元分析软件，除了可以使用它内建的绘图功能直接绘制模型结构外，还可以接受来自Pro/Engineer绘制的造型。使用Pro/Mechanica给定适当的临界条件，可以进行产品的结构分析
13、、热传导分析、驾驶时轮胎分析、振动分析、机构分析等等，设计师可以利用以上的有限元分析功能轻地进行产品的最优化设计。 Pro/Engineer及其相关软件最大的特点是采用单一数据库管理，并且是一种全关联的软件。由于Pro/Engineer中所有的模型互相连接，因此可确保资料的正确性，防止反复修改浪费时间。这种功能正符合现代产业中所谓的并行设计观念。101.2.3 Pro/Engineer工程软件的特点Pro/Engineer具有独特的参数化设计概念，采用单一数据库的设计，有支持同步并行设计的功能，它还包括了下面的几个特性。 13-D造型模型 Pro/Engineer摆脱了传统的线建构，面建构的设
14、计方式，直接采用三难造型架构，可以将模型实时地，真实地呈现在设计者的面前，轻易地计算出造型的表成积、体积、重量、惯性矩、重心等特理量，让使用者更真实地了解产品的相关特性。 2特征模型建构Pro/Engineer以特征作为产品几何建构和数据存取的根底，这些特征的名称都是一般机械设计上常用的名称，如拉伸Extrude、扫描Sweep、抽壳Shell、圆角Chamfer等，由给定这些特征合理的参数即可建立出三难模型。3参数式设计Pro/Engineer其独特的单一数据库设计，将每个尺寸看作一可变的参数，只要修改这些参数的尺寸，相关的造型即会依照尺寸的变化重新生成，到达设计变更的一致性。凭借参数化的设
15、计，设计者可以运用布尔或数学运算方式建立尺寸之间的关系式，然后修改相关参数，就可以到达同步修改的目的,从而减少人为修改图形或计算所花费的时间，并且减少了错误的发生。 Pro/Engineer是一种跨系统平台的设计软件，这些系统平台包括Unix、WindowsNT、Windows2000、WindowsXP等。它在每个系统平台上都维持着相同的外观和功能，设计资料也可以在不同的操作系统之间互相转换。在一般个人电脑下使用Pro/Engineer的硬件需求如下表1.1所示。 表1.1 Pro/Engineer的硬件配置硬件名称最低要求推荐配置处理器PentiumII350PentiumII 1G以上内存128MB256MB以上硬盘剩余空间1G2G以上显示器15in17in显卡能提供Open GL3Dlab系列、OxyGen402操作系统Windows2000、WindowsXP其它光驱、鼠标三键鼠标 汽车变速器性能试验台的开展概况随着工程车辆工业的迅猛开展，变速箱以其传动比固定，传动力矩大，结构紧凑等优点，成为工程车辆的关键性传动部件之一。齿轮传动效率影响整个工程车辆的动力性，经济性和排放性等。以前，国内外大多将变速箱安装在工程车辆上，在工程车辆的行驶中进行试验，或在试验车特定条件下进行道路试验。但这种试验方式周期长、费
